RANCANG BANGUN DETEKTOR ELEKTROKARDIOGRAFI PORTABEL BERBASIS OS ANDROID MENGGUNAKAN KONEKSI BLUETOOTH DENGAN ARDUINO UNO R3.
RANCANG BANGUN DETEKTOR ELEKTROKARDIOGRAFI PORTABEL
BERBASIS OS ANDROID MENGGUNAKAN KONEKSI
BLUETOOTH DENGAN ARDUINO UNO R3
Oleh:
Iwan Hutagalung
NIM 4113240012
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2016
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir pada tanggal 13 Januari 1993 di Aek Las Kecamatan
Simangumban Tapanuli Utara. Ayah bernama Eddi Polo Hutagalung dan Martina
Simbolon serta adik dari kakak Yenni Shintia Hutagalung, Silvia Ruth
Hutagalung, Yessi Togu Marito Hutagalung juga abang dari Boy Calvin
Hutagalung, Goklas Christian Hutagalung ,dan Yelli Ampudani Hutagalung.
Penulis merupakan anak keempat dari tujuh bersaudara.
Pada tahun 1999, penulis masuk SDN 176334 Losung Aek dan lulus pada
tahun 2005. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan sekolah menengah
pertama di SMP Negeri 4 Tarutung dan lulus pada tahun 2008. Tahun 2008
penulis
melanjutkan pendidikan sekolah menegah atas di SMA Negeri 1
Tarutung dan lulus dari SMA Negeri 1 Tarutung pada tahun 2011 dan pada
tahun 2011 penulis dinyatakan lulus di Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam pada Program Studi Fisika Jurusan Fisika di Universitas
Negeri Medan (UNIMED) melalui Jalur ujian tulis Seleksi Nasional Masuk
Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Penulis aktif di unit kegiatan mahasiswa
yaitu
Badan Pengawas Mahasiswa Harian (BPMF) tahun
Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF).
2014 dan Ikatan
iii
RANCAN G B AN G UN DE T E KT O R E L E KT RO KARDI O GRA FI
PORTABEL BERBASIS OS ANDROID MENGGUNAKAN
K O N E K S I BLUETOOTH DENGAN ARDUINO UNO R3
Iwan Hutagalung (413240012)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk membuat rancangan fisik Elektrokardiografi
(EKG) menggunakan elektroda Ag/AgCl dengan koneksi Bluetooth dengan
Arduino Uno R3 berbasis OS Android, me-listing pemrograman pada interface
dan untuk mengetahui karakteristik hasil tampilan grafik EKG dari alat yang telah
dirancang. Tampilan grafik EKG akan ditampilkan dalam bentuk aplikasi pada
layar Smartphone melalui koneksi Bluetooth. Sinyal biopotensial tubuh disadap
oleh 3 (tiga) sensor elektroda Ag/AgCl kemudian diteruskan melalui kabel EKG
ke penguat instrumentasi high pass filter dan low pass filter yang tertanam pada
modul AD8232 Heart Rate Monitor. Sinyal Analog tersebut dimasukkan ke pin
input Arduino Uno R3 untuk diolah menjadi sinyal digital dan menampilkan
grafik menggunakan software Arduino IDE. Data out put dari Arduino Uno R3
dihubungkan ke modul Bluetooth HC06 untuk dikirim melalui bluetoth ke
Smartpone. Tampilan grafik EKG pada layar Smartphone berupa aplikasi yang
dibuat menggunakan Basic For Android dan tampilan grafik EKG telah
menyerupai grafik EKG medis. Meskipun EKG rancangan telah memenuhi
parameter EKG, akan tetapi masih terdapat beberapa perbedaan antara hasil EKG
medis dengan EKG yang telah dirancang pada pengujian di waktu yang berbeda.
Hal ini dapat terlihat pada pola citra gelombang amplitudo dan periode
gelombang. Besar persentase kesalahan pada masing-masing sampel antara lain
pada gelombang P rata-rata %error sebesar 9.37%, gelombang QRS sebesar
12.16%, dan gelombang T sebesar 7.27%. Jadi diperoleh persentase error ratarata sebesar 9.96%. Sedangkan besar rata-rata persentase kesalahan pada periode
yang diperoleh pada gelombang QRS adalah 5,31%, gelombang QT 2,68%,
gelombang PR 1,93%, dan gelombang P sebesar 7.5%. Sehingga diperoleh besar
persentase error rata-rata pada interval waktu sebesar 4,35%. Pada saat pengujian
alat pada sampel di waktu yang sama, tampak pola gelombang P, gelombang Q,
kompleks QRS telah terbentuk, yang menandakan alat rancangan telah bekerja
sesuai dengan standar grafik EKG yang ada. Berdasarkan hasil penelitian
didapatkan pola grafik EKG telah memenuhi parameter EKG.
Kata Kunci : EKG, Ag/AgCl, Arduino Uno R3, IDE, dan Basic For Android
iv
KATA PENGANTAR
Segala Puji dan sykur bagi Allah Tri Tunggal penulis ucapkan atas berkat
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Rancang Bangun Detektor Elektrokardiografi Portabel Berbasis
OS Android Menggunakan Koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3 “
dengan baik .Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar sarjana sains Fisika di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Unversitas Negeri Medan.
Penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang setinggi-tingginya
kepada kedua orang terkasih Ayahanda Eddi Polo Hutagalung dan Ibunda Martina
Simbolon yang telah membesarkan, mencurahkan kasih sayang, mendidik dan
mengajarkan untuk tetap manusia yang mandiri dan yang selalu member
dorongan, dukungan, motivasi, materi kepada penulis serta tidak putus-putusnya
berdoa kepada Tuhan Yesus. Terimakasih telah menjadi orangtua terindah dan
terbaik dalam hidup penulis.
Penulis juga mengucapkan terimakasih yang dalam kepada saudarasaudara penulis yang terkasih Yenni Shintia Hutagalung, Silvia Ruth Hutagalung,
Yessi Togu Marito Hutagalung, Boy Calvin Hutagalung, Goklas Christian
Hutagalung, dan Yelly Ampudani Hutagalung yang telah memberikan semangat,
doa, materi serta dukungan kepada penulis.
Dalam kesempatan ini juga penulis menyampaikan ucapan terimakasih
kepada pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi yaitu Bapak Drs.
Jonny Haratua Panggabean, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah
banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal
peneltian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Penulis juga
mengucapkan banyak terimakasih kepada Ibu Dr. Rita Juliani, M.Si selaku dosen
pembimbing akademik yang telah membimbing penulis salama menjalani
perkuliahan, terimakasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Asrin Lubis,
M.Si selaku Dekan FMIPA UNIMED, Bapak Alkhafi Maas Siregar, M.Si sebagai
Ketua Jurusan, Bapak Dr. Makmur Sirait, M.Si sebagai Ketua Prodi Non
v
Kependidikan, Bapak Dr. Rahmatsyah, M.Si sebagai dosen penguji I, Bapak Drs.
Khairul Amdani, M.Si sebagai dosen penguji II, dan Bapak Drs. Sehat
Simatupang, M.Si sebagai dosen penguji III yang telah banyak memberikan saran
dan kritikan untuk membangun skripsi penulis.
Pada Kesempatan ini penulis juga mengucapkan banyak terimakasih
sahabat saya Donita Manurung, Randy Wempi Silalhi yang telah memberikan
banyak bantuan untuk penyelesaian skripsi ini. Juga kepada teman-teman dekat
saya Sunda Iman Hutasoit, Randi Sidabariba, Jetro Rajagukguk yang bersedia
membantu menyelesaikan penelitian ini. Terimakasih juga kepada Desi Evelyna
Pasaribu yang telah banyak memberikan dukungan dan waktunya kepada penulis.
Penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada teman-teman fisika nondik
2011 yang tidak bisa disebutkan satu persatu dan juga kepada abang stambuk dan
adek-adek stambuk yang tetap mendukung penulis. Terimakasih juga kepada staff
pegawai jurusan Fisika dan pegawai laboratorium Fisika.
Dalam penulisan skripsi ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin
akan tetapi penulis juga manusia yang tak pernah lepas dari khilaf dan salah baik
dalam penulisan, sikap maupun kekurangan lainnya. Untuk itu penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun skripsi penulis. Akhir
kata penulis mengucapkan banyak terimakasih, semoga skripsi penulis dapat
bermanfaat untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
Medan, Juli 2016
Penulis,
Iwan Hutagalung
Nim 4113240012
vi
DAFTAR ISI
Halaman
LembarPengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
xi
Daftar Lampiran
xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Identifikasi Masalah
4
1.3. Batasan Masalah
4
1.4. Rumusan Masalah
5
1.5 . Tujuan Penelitian
5
1.6. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1. Kerangka Teori
6
2.1.1. Organ Jantung
6
2.1.1.1. Struktur Internal Jantung
7
2.1.1.2. Anatomi Organ Jantung
7
2.1.1.3. Cara Kerja Jantung
9
2.1.1.4. Jenis-Jenis Penyakit Jantung
10
2.1.2. Isyarat Listrik Tubuh
10
2.1.3. Elektris Jantung
12
2.1.4. Pembentukan Gelombang Depolarisasi dan Repolarisasi
13
2.2. Elektrokardiografi
16
2.2.1. Sejarah Elektrokardiografi
16
2.2.2. Prinsip Kerja Elektrokardiografi
17
vii
2.2.3. Gelombang EKG Normal
18
2.2.4. Ketidaknormalan Elektrokardiografi
23
2.2.5. Teknik-Teknik Elektrokardiografi
25
2.2.6. Segitiga Einthoven
25
2.2.7. Noise Sinyal EKG
27
2.3. Teori Perangkat Keras (Hardware)
28
2.3.1. Arduino
28
2.3.2 . Android
30
2.3.3. Modul Sensor Elektrokardiografi AD8232
30
2.3.4. Bluetooth Shield
32
HC06
2.3.5. Elektroda Ag/AgCl
2.4. Teori Perangkat Lunak
33
34
2.4.1. Arduino Development Environment
34
2.4.2. Basic For Android
34
2.5. Blok Rangkaian Instrumentasi
35
2.5.1. Penguat Instrumentasi
35
2.5.2. Right Left Drive Amplifier
36
2.5.3. Referensi Buffer
37
2.5.4. Fast Restore Circuit
38
2.5.5. High Pass Filtering
39
2.5.5.1. Two Pole High Pass Filter
39
2.5.5.2. Additional High Pass Filter Options
40
2.5.6. Low Pass Filter
41
2.5.7. Analog To Digital Conventer
41
2.5.7.1. Konversi ADC
42
2.6. Kerangka Konsep
43
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
46
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
46
3.2.1
Alat Penelitian
46
viii
3.2.2
Bahan Penelitian
47
3.3. Diagram Blok Penelitian
47
3.4. Prosedur Penelitian
48
3.5. Rancangan Penelitian
48
3.5.1. Tahap Pertama
48
3.5.2. Tahap Kedua
48
3.5.3. Tahap Ketiga
50
3.6
Analisis Data
50
3.7
Diagram Alir Penelitian
51
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Deskripsi Penelitian
53
53
4.1.2. Perbandingan data Penelitian Elektrokardiografi Rancangan
dengan Elektrokardiografi Medis pada Pengukuran Berbeda
Waktu
54
4.1.3. Perbandingan Data Penelitian Elektrokardiografi
Rancangan dengan Penelitian sebelumnya
4.1.4 Perbandingan Grafik EKG Rancangan dengan EKG Medis
4.2. Pembahasan
57
59
63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
67
5.2. Saran
68
DAFTAR PUSTAKA
69
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Jantung dan bagian-bagiannya
8
Gambar 2.2. Gelombang Depolarisasi
13
Gambar 2.3. Sistem Kerja Gelombang Depolarisasi
14
Gambar 2.4. Sebuah gelombang repolarisasi yang beregerak melalui
jaringan otot direkam dengan tiga buah elektroda positif
15
Gambar 2.5. Sebuah gelombang depolarisasi yang bergerak di jantung
16
Gambar 2.6. Sinyal listrik yang dihasilkan aktivitas kelistrikan
17
Gambar 2.7. Grafik Bentukan EKG
19
Gambar 2.8. Gelombang ECG Normal
22
Gambar 2.9. Interval grafik EKG Normal
23
Gambar 2.10. Normal Sinus Ryhtm
24
Gambar 2.11. Sinus Brady
24
Gambar 2.12. Sinus Tachicardia
25
Gambar 2.13. Segitiga Einthoven
26
Gambar 2.14. Sadapan Bipolar pada anggota tubuh
26
Gambar 2.15. Sinyal EKG dengan beberapa Noise
27
Gambar 2.16. Arduino Uno R3
29
Gambar 2.17. ECG monitoring sensor module AD8232
31
Gambar 2.18. Modul Bluetooth HC06
32
Gambar 2.19. Elektroda Ag/AgCl
34
Gambar 2.20. Penguat Instrumentasi
35
Gambar 2.21. Rangkaian konfigurasi kaki kanan
37
Gambar 2.22. Pengaturan Referensi internal
38
Gambar 2.23. Rangakaian Pengembali Cepat
39
Gambar 2.24. Skematik High Pass Filter dua kutub
39
Gambar 2.25. Skema alternative High Pass Filter dua kutub
40
Gambar 2.26. Skema Low Pass Filter kutub tunggal
41
Gambar 2.27 Kecepatan Sampling
42
x
Gambar 3.1. Susunan Rangkaian Elektrokardiografi
50
Gambar 4.1. Susunan Rangkaian Elektrokardiografi
53
Gambar 4.2. Tampilan EKG rancangan pada sampel I
59
Gambar 4.3. Tampilan EKG Medis pada sampel I
59
Gambar 4.4. Tampilan grafik EKG pada sampel II
60
Gambar 4.5. Tampilan grafik EKG medis pada sampel II
60
Gambar 4.6. Tampilan grafik EKG rancangan pada sampel III
61
Gambar 4.7. Tampilan grafik EKG medis pada sampel III
61
Gambar 4.8. Tampilan grafik EKG rancangan pada sampel IV
62
Gambar 4.9. Tampilan grafik EKG medis pada sampel IV
62
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Ciri-Ciri Gelombang EKG Normal
23
Tabel 3.1.Alat penelitian
46
Tabel 3.2.Bahan penelitian
47
Tabel 4.1. Perbandingan amplitudo gelombang EKG
54
Tabel4.2. Perbandingan persentase error hasil EKG
55
Tabel 4.3. Perbandingan interval waktu gelombang EKG
56
Tabel4.4. Perbandingan persentase error pada interval waktu gelombang hasil
EKG
57
Tabel 4.5. Perbandingan Durasi Gelombang Elektrokardiografi yang dirancang
dengan Elektrokardiografi penelitian sebelumnya
58
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Rancangan Rangkaian
71
Lampiran 2. Listing Pemrograman
72
Lampiran 3. Data Sheet
77
Lampiran 4. Dokumentasi Penelitian
81
Lampiran 5. Hasil Pemeriksaan Jantung
84
Lampiran 6. Surat Keterangan Dosen Pembimbing Skripsi
87
Lampiran 7. Surat Izin Penelitian Laboratorium Fisika Unimed
88
Lampiran 8. Surat Keterangan Penelitian di LaboratoriumFisika
89
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Jantung merupakan organ vital pada tubuh manusia yang berfungsi memompa
darah ke paru-paru serta ke seluruh tubuh secara terus menerus. Aktivitas jantung
manusia saat memompa dan mengatur sirkulasi darah dalam tubuh menghasilkan
sinyal-sinyal potensial listrik. Aktivitas jantung saat memompa darah keseluruh tubuh
menyebabkan sirkulasi darah yang berubah-ubah pada setiap pembuluh darah.
Perubahan volume darah pada pembuluh darah tersebut dapat menentukan jumlah
denyut jantung.
Monitoring denyut jantung dapat dilakukan menggunakan secara langsung
ataupun tidak langsung. Secara langsung dilakukan dengan mensensor pada jantung
itu sendiri. Sedangkan secara tidak langsung dengan memanfaatkan pembuluh darah,
yaitu dengan melakukan sadapan atau sensor pada aliran darah (Heruryanto,2009).
Kesehatan merupakan bagian yang penting bagi manusia karena dengan sehat
kita dapat melakukan berbagai kegiatan dan berpikir dengan baik. Penyakit jantung
menjadi jenis penyakit yang mematikan dan menjadi penyebab kematian tertinggi di
berbagai negara berkembang bahkan di negara maju sekalipun. Dengan detak jantung
pula dapat diketahui jenis penyakit yang diderita oleh pasien (Isnaeni,2010).
Mobilitas tinggi yang dimiliki oleh orang sekarang ini membuat kebutuhan
terhadap kesehatan mulai dikesampingkan. Kebutuhan akan jasa medis hanya
dibutuhkan bila orang tersebut sudah mendapat gejala atau bahkan sudah mendapat
penyakit, dan dalam hal medis keterlambatan penanganan akan mengakibatkan
penyakit yang lebih parah bahkan sampai menyebabkan kematian. Dalam penanganan
jantung, kondisi baik atau buruknya jantung tidak hanya dilakukan berdasarkan
detaknya saja, namun juga dengan pengecekan kondisi jantung menggunakan
Electrocardiograph (ECG), yang akan memberikan suatu spectrum, untuk kemudian
dapat di analisa oleh dokter kesehatan jantung (Hadyanto,2013).
1
2
Elektrokardiograf (EKG) merupakan salah satu alat medis yang digunakan
untuk memonitoring dan mendiagnosa penyakit jantung. Pada EKG ada dua hal yang
penting, yaitu depolarisasi, penyebaran stimulus melalui otot jantung, dan
repolarisasi, kembalinya stimulus otot jantung untuk keadaan istirahat. EKG
merekam aktivitas sinyal biolistrik yang dihasilkan oleh jantung manusia yang biasa
disebut elektrokardiogram. EKG yang sering dijumpai di rumah sakit atau klinik
adalah beberapa jenis EKG konvensional dengan prinsip kerja menggunakan
beberapa titik sadapan dari tubuh yang dikhususkan pada penderita penyakit jantung.
Perkembangan teknologi perangkat mobile yang sangat popular saat ini adalah
android. Android adalah sebuah sistem operasi untuk perangkat mobile berbasis linux
yang mencakup sistem operasi, middleware dan aplikasi. Dimana android
menyediakan platform terbuka bagi para pengembangnya untuk menciptakan aplikasi
mereka (Nugraha,2013).
Pesatnya perkembangan smartphone dan integrasinya secara luas dalam
kehidupan sehari-hari telah mendorong penggunaan smartphone untuk perawatan
kesehatan dan aplikasi medis. Dengan munculnya komunikasi nirkabel dan sensor
biomedis, sistem pemantauan pasien jarak jauh (Remote Patient Monitoring) yang
memungkinkan untuk layanan kesehatan berpusat pada pasien sambil meningkatkan
kualitas hidup dan mengurangi biaya rawat inap. Efisiensi energi dari node sensor
nirkabel dan perangkat mobile adalah sangat penting dalam sistem RPM untuk
memastikan tidak mengganggu sensing dan pemantauan jangka panjang, tanpa
mengganggu pasien kegiatan sehari-hari (Secerbegovic, 2015).
Di sisi lain, Smartphone sangat populer di seluruh lapisan masyarakat akhirakhir ini. Salah satu sistem operasi (OS) smartphone yang populer adalah android.
Android merupakan sebuah sistem operasiberbasis linuxyang dirancang untuk
perangkat
seluler
layar
sentuhseperti
telepon
pintardan
komputer
tablet.
Memanfaatkan smartphone android yang saat ini sedang berkembang, pemantauan
kondisi jantung dapat dilakukan. (Hartono,2014)
3
Dalam penelitian Stevenlie (2013) dengan hasil penelitian proses pengriman
data ke dokter secara jarak jauh sudah dapat dilakukan, tapi prosesnya masih cukup
rumit. Disamping itu sinyal EKG yang diperoleh dari tampilan Web masih berbeda
dengan sinyal EKG asli. Dalam penelitian Hartono (2014), perancangan EKG sudah
berhasil ditampilkan di Android tapi belum bisa di akses melalui Web/Internet.Dan
tingkat akurasi detektor sebesar 84,47% dan nilai presisi sebesar 87,46%.
Penelitian juga dilakukan oleh (Mendrofa, 2014), perancangan EKG berbasis
Personal Compuer menghasilkan sinyal keluaran yang mendekati parameter EKG
yang sebenarnya. Hanya saja masih ada noise yang ditimbulkan oleh gerakan otot dan
jala-jal lisrik. Di tahun yang sama (Eka, 2014),membuat rancangan EKG dengan
menggunakan DFR Duino Uno V3.0, didapatkan hasil yang mendekati pola grafik
EKG. Hanya saj masih banyak terdapat noise pada output-nya. Dikarenakan IC yang
digunakan pada penguat instrumentasinya yang lemah.
Berdasarkan keadaan diatas,maka penulis meneruskan penelitian sebelumnya
merancang suatu alat detector Elektrokardiografi jantung berbasis Android .Tampilan
pembacaan pada smartphone merupakan sebuah aplikasi android yang dibuat
menggunakan Basic For Android, yang diberi nama Heart Rate Detector .
Memanfaatkan elektroda, mikrokontroler Arduino Uno R3, dan Bluetooth Shield
.Dengan demikian penulis mengangkat judul “ Rancang Bangun Detektor
Elektrokardiografi Portabel Berbasis OS Android Menggunakan Koneksi Bluetooth
dengan Arduino Uno R3 “
4
1.2
Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas peneliti mengidentifikasi masalah sebagai
berikut :
1. Terbatasnya penggunaan Smartphone sebagai media EKG
2. Terbatasnya alat detector EKG yang lebih sederhana dan praktis.
3. Kurang maksimalnya penggunaan internet untuk mengakses hasil grafik
EKG yang ditampilkan Android dengan menggunakan komputer.
1.3
Batasan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, penelitian ini dibatasi pada :
1. Rancangan detector EKG portabel berbasis OS Android menggunakan
koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3.
2. Hasil pengukuran merupakan tampilan dalam bentuk grakfik di layar
monitor Smartphone berbasis Operating System Android
1.4
Rumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang ada, maka dalam perencanaan dan
pembuatan alat ini diutamakan pada hal-hal sebagai berikut:
1. Bagaimana desain perangkat EKG portabel berbasis Android
menggunakan koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3 ?
2. Bagaimana listing program yang dirancang pada alat sehingga dapat
menampilkan grafik EKG sesuai standard di dunia medis ?
3. Bagaimana karakteristik sinyal keluaran EKG berdasarkan pola
grafik EKG yang dihasilkan oleh alat yang dirancang ?
5
1.5
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk membuat desain alat perangkat EKG portabel berbasis
Android menggunakan koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3.
2.
Untuk membuat listing program yang dirancang pada alat sehingga
dapat menampilkan grafik EKG sesuai standard di dunia medis.
3. Mengetahui karakteristik sinyal keluaran EKG berbasis Android
berdasarkan pola grafik EKG yang dihasilkan oleh alat yang di
rancang.
1.6
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif perangkat
EKG yang murah dan sederhana dalam pengoperasiannya untuk
mendeteksi keadaan jantung yang ditampilkan di Smartphone sesuai
standard dunia medis.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dari rancang banugun Elektrokadiografi
menggunakan Arduino Uno R3 berbasis OS Android, maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
1. Telah dilakukan pembuatan rancangan fisik detektor EKG portabel
berbasis OS Android menggunakan koneksi Bluetooth dengan Arduino
Uno R3. Rancangan EKG telah bekerja dan menghasilkan gelombang
Elektrokardigram yang masih terdapat noise namun telah memenuhi
parameter EKG.
2. Telah dibuat susunan listing program pada software arduino IDE dan
aplikasi Android sehingga tampilan grafik untuk setiap jenis gelombang PQRS-T yang dihasilkan Elektrokardiografi rancangan menyerupai EKG
medis.
3. Meskipun EKG rancangan telah memenuhi parameter EKG, akan tetapi
masih terdapat beberapa perbedaan antara hasil EKG medis dengan EKG
yang telah dirancang pada pengujian di waktu yang berbeda. Hal ini dapat
terlihat pada pola citra gelombang amplitudo dan periode gelombang.
Besar persentase kesalahan pada masing-masing sampel antara lain pada
gelombang P rata-rata %error sebesar 9.37%, gelombang QRS sebesar
12.16%, dan gelombang T sebesar 7.27%. Jadi diperoleh persentase error
rata-rata sebesar 9.96%. Sedangkan besar rata-rata persentase kesalahan
pada periode
yang diperoleh pada gelombang QRS adalah 5,31%,
gelombang QT 2,68%, gelombang PR 1,93%, dan gelombang P sebesar
7.5%. Sehingga diperoleh besar persentase error rata-rata pada interval
waktu sebesar 4,35%.
67
68
5.2
Saran
Penelitian yang dilakukan telah menghasilkan data yang cukup baik,
dimana hasil pengukuran telah memenuhi standar parameter EKG. Akan tetapi
masih ada kekurangan dan kelemahan yang apabila penelitian ini ingin
dikembangkan untuk kedepannya agar mendapatkan hasil yang lebih akurat, maka
saran untuk penelitian selanjutnya adalah :
1. Arduino Uno R3 dapat diganti dengan Arduino yang lebih canggih yaitu
Ardunio Mega bertujuan bila ingin menambah modul yang lain misalnya
Ethernet Shield.
2. Penambahan modul Ethernet Shield bertujuan untuk mempermudah
mengakses kembali hasil grafik yang diperoleh melalui internet.
3. Penambahan Memory Chip bertujuan untuk mempermudah penyimpanan
data yang telah diperoleh.
DAFTAR PUSTAKA
Ajimedia., (2011), Fungsi dan Cara Kerja Jantung. Retrieved November 25,
2011, from http://ajimedia.com/186/fungsi-dan-cara-kerja-jantungmanusia (diakses tanggal 10 Februari 2015).
Anwar, S., (2009), Rancang Bangun Elektrokardiograph Berbasiskan Personal
Computer.Jurnal electron, Vol 1 No. 1 : 11-19.
Elektronika Dasar., (2012), http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/adcanalog-to-digital-convertion/comment-page-1/ (diakses tanggal 13
Februari 2015).
Gunawan, H., (2011), Alat Untuk Memperagakan Irama Denyut Jantung Sebagai
Bunyi dan Pengukur Kecepatan Denyut Jantung Melalui Elektroda pada
Telapak Tangan, Electrical Engineering Journal, Vol 2.No 1. : 45-65.
Hartono, Khoirunnisa, N., Suprijanto, Febriantoro, W., (2014), Prototipe Detektor
Detak Jantung Portable yang Terintergrasi dengan Smartphone
Android, (paper). Institut Teknologi Bandung-Pusat Pengembangan
Sumber Daya Manusia Kemetrologian.
Heruryanto, H., Nurdin, W., B., Armynah., B., (2009), Sistem Pengukuran Denyut
Jantung Berbasis Mikrokontroler Atmega8535, (paper). FMIPA,
Universitas Hasanuddin, Makassar.
Isnaeni, D., N., (2010), Pembuatan Alat Perekam Denyut Jantung Berbasiskan
Komputer., Skripsi, FTI, Universitas Gunadarma, Depok.
Jondri, Rizal., A., (2009), Deteksi Kelainan Jantung Menggunakan Hidden
Markov Model (HMM), (paper). Institut Teknologi Telkom, Bandung.
Limchinyoung.,
(2010),
Organ
Jantung.
http://hirudoclinic.com/hi/index.php?option=com_content&view=sectio
n&id=9&layout=blog&Itemid=57 (diakses tanggal 10 Februari 2015).
Mahmud,
F.,
(2011),
Dasar
Teori
Mikrokontroller
ATMega
32.http://fmpunya.blogspot.com/2012/06/dasar-teori-mikrokontrolleratmega-32.html# (diakses tanggal 25 Februari 2015).
Marseno., (2010), http://marsenorhudy.wordpress.com/2010/10/03/45/ (diakses 10
Februari 2015).
Maulida, A.,(2007), Boomingnya Android, from http://artamaulida.worpress.com.
(diakses tanggal 02 Februari 2015).
69
70
Mendrofa, V., (2014), Rancang Bangung Instrumentasi Elektrokardiografi
Berbasis PC Menggunakan Sound Card, Skripsi, FMIPA, Universirtas
Negeri Medan, Medan.
Nugraha, I., (2013), Aplikasi Pendeteksi Detak Jantung Menggunakan Metode
Photoplethysmograph dan Moving Average Filter Berbasis Android,
Jurnal Ilmiah Komputer dan Informatika (KOMPUTA), No. 1:20899033.
Putri, S., E., (2014), Rancang Bangun Detektor Jantung Menggunakan Elektroda
Ag/AgCl Dengan DFRduino UNO V3.0 Berbasis Personal Computer,
Skripsi, FMIPA, Universitas Negeri Medan, Medan.
Riyana, S., (2010), Jantung,http://slaraska2.wordpress.com/jantung/ (diakses
tanggal 10 Februari 2015).
Rizal, A., Suryani., V., (2008), Pengenalan Signal EKG Menggunakan
Dekomposisi Paket Wavelet dan K-Means-Clustering, (paper). Institut
Teknologi Telkom, Departemen Teknik Elektro-Departemen Teknik
Informatika, Bandung.
Simanjuntak, I., (2011), Elektrokardiogram (EKG). Retrievied Desember 15,
2011,
from
http://ivanjuntak.blog.usu.ac.id/2011/05/elektrokardiogramekg/.Diakses tanggal 10 Februari 2015
Soleh, R.M., Rizal, A., dan Magdalena, R., (2008), Denoising Rekaman Sinyal
Elektrokardiografi (EKG) Menggunakan Algoritma Iterative Threshold
pada Subband Wevelet, Seminar Nasional Aplikasi Sains dan
Teknologi, TE, Institut Teknik Telkom, Bandung.
Stevenlie., Hadyanto, V., (2013), EKG Portabel dengan Integrasi Android,
(paper). Binus Unversity, Jakarta.
Syahputra.,
M.W.,
(2012),
Quadcopter.
http://medanairsoft.blogspot.com/2012/12/quadcopter.html.Copyright 2012 (diakses
tanggal 13 Februari 2015).
Thaler, M.S., (2000), Satu-satunya Buku EKG yang Anda Perlukan (2nd ed.),
Hipokrates, Jakarta.
Widianto,
D.A., (2013), Perancangan Perangkat Lunak Akuisisi Data
Elektrokardiografi (EKG) pada Jaringan Lokal, Skripsi, FT, Universitas
Diponegoro, Semarang.
BERBASIS OS ANDROID MENGGUNAKAN KONEKSI
BLUETOOTH DENGAN ARDUINO UNO R3
Oleh:
Iwan Hutagalung
NIM 4113240012
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2016
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir pada tanggal 13 Januari 1993 di Aek Las Kecamatan
Simangumban Tapanuli Utara. Ayah bernama Eddi Polo Hutagalung dan Martina
Simbolon serta adik dari kakak Yenni Shintia Hutagalung, Silvia Ruth
Hutagalung, Yessi Togu Marito Hutagalung juga abang dari Boy Calvin
Hutagalung, Goklas Christian Hutagalung ,dan Yelli Ampudani Hutagalung.
Penulis merupakan anak keempat dari tujuh bersaudara.
Pada tahun 1999, penulis masuk SDN 176334 Losung Aek dan lulus pada
tahun 2005. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan sekolah menengah
pertama di SMP Negeri 4 Tarutung dan lulus pada tahun 2008. Tahun 2008
penulis
melanjutkan pendidikan sekolah menegah atas di SMA Negeri 1
Tarutung dan lulus dari SMA Negeri 1 Tarutung pada tahun 2011 dan pada
tahun 2011 penulis dinyatakan lulus di Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam pada Program Studi Fisika Jurusan Fisika di Universitas
Negeri Medan (UNIMED) melalui Jalur ujian tulis Seleksi Nasional Masuk
Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Penulis aktif di unit kegiatan mahasiswa
yaitu
Badan Pengawas Mahasiswa Harian (BPMF) tahun
Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF).
2014 dan Ikatan
iii
RANCAN G B AN G UN DE T E KT O R E L E KT RO KARDI O GRA FI
PORTABEL BERBASIS OS ANDROID MENGGUNAKAN
K O N E K S I BLUETOOTH DENGAN ARDUINO UNO R3
Iwan Hutagalung (413240012)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk membuat rancangan fisik Elektrokardiografi
(EKG) menggunakan elektroda Ag/AgCl dengan koneksi Bluetooth dengan
Arduino Uno R3 berbasis OS Android, me-listing pemrograman pada interface
dan untuk mengetahui karakteristik hasil tampilan grafik EKG dari alat yang telah
dirancang. Tampilan grafik EKG akan ditampilkan dalam bentuk aplikasi pada
layar Smartphone melalui koneksi Bluetooth. Sinyal biopotensial tubuh disadap
oleh 3 (tiga) sensor elektroda Ag/AgCl kemudian diteruskan melalui kabel EKG
ke penguat instrumentasi high pass filter dan low pass filter yang tertanam pada
modul AD8232 Heart Rate Monitor. Sinyal Analog tersebut dimasukkan ke pin
input Arduino Uno R3 untuk diolah menjadi sinyal digital dan menampilkan
grafik menggunakan software Arduino IDE. Data out put dari Arduino Uno R3
dihubungkan ke modul Bluetooth HC06 untuk dikirim melalui bluetoth ke
Smartpone. Tampilan grafik EKG pada layar Smartphone berupa aplikasi yang
dibuat menggunakan Basic For Android dan tampilan grafik EKG telah
menyerupai grafik EKG medis. Meskipun EKG rancangan telah memenuhi
parameter EKG, akan tetapi masih terdapat beberapa perbedaan antara hasil EKG
medis dengan EKG yang telah dirancang pada pengujian di waktu yang berbeda.
Hal ini dapat terlihat pada pola citra gelombang amplitudo dan periode
gelombang. Besar persentase kesalahan pada masing-masing sampel antara lain
pada gelombang P rata-rata %error sebesar 9.37%, gelombang QRS sebesar
12.16%, dan gelombang T sebesar 7.27%. Jadi diperoleh persentase error ratarata sebesar 9.96%. Sedangkan besar rata-rata persentase kesalahan pada periode
yang diperoleh pada gelombang QRS adalah 5,31%, gelombang QT 2,68%,
gelombang PR 1,93%, dan gelombang P sebesar 7.5%. Sehingga diperoleh besar
persentase error rata-rata pada interval waktu sebesar 4,35%. Pada saat pengujian
alat pada sampel di waktu yang sama, tampak pola gelombang P, gelombang Q,
kompleks QRS telah terbentuk, yang menandakan alat rancangan telah bekerja
sesuai dengan standar grafik EKG yang ada. Berdasarkan hasil penelitian
didapatkan pola grafik EKG telah memenuhi parameter EKG.
Kata Kunci : EKG, Ag/AgCl, Arduino Uno R3, IDE, dan Basic For Android
iv
KATA PENGANTAR
Segala Puji dan sykur bagi Allah Tri Tunggal penulis ucapkan atas berkat
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Rancang Bangun Detektor Elektrokardiografi Portabel Berbasis
OS Android Menggunakan Koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3 “
dengan baik .Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar sarjana sains Fisika di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Unversitas Negeri Medan.
Penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang setinggi-tingginya
kepada kedua orang terkasih Ayahanda Eddi Polo Hutagalung dan Ibunda Martina
Simbolon yang telah membesarkan, mencurahkan kasih sayang, mendidik dan
mengajarkan untuk tetap manusia yang mandiri dan yang selalu member
dorongan, dukungan, motivasi, materi kepada penulis serta tidak putus-putusnya
berdoa kepada Tuhan Yesus. Terimakasih telah menjadi orangtua terindah dan
terbaik dalam hidup penulis.
Penulis juga mengucapkan terimakasih yang dalam kepada saudarasaudara penulis yang terkasih Yenni Shintia Hutagalung, Silvia Ruth Hutagalung,
Yessi Togu Marito Hutagalung, Boy Calvin Hutagalung, Goklas Christian
Hutagalung, dan Yelly Ampudani Hutagalung yang telah memberikan semangat,
doa, materi serta dukungan kepada penulis.
Dalam kesempatan ini juga penulis menyampaikan ucapan terimakasih
kepada pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi yaitu Bapak Drs.
Jonny Haratua Panggabean, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah
banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal
peneltian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Penulis juga
mengucapkan banyak terimakasih kepada Ibu Dr. Rita Juliani, M.Si selaku dosen
pembimbing akademik yang telah membimbing penulis salama menjalani
perkuliahan, terimakasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Asrin Lubis,
M.Si selaku Dekan FMIPA UNIMED, Bapak Alkhafi Maas Siregar, M.Si sebagai
Ketua Jurusan, Bapak Dr. Makmur Sirait, M.Si sebagai Ketua Prodi Non
v
Kependidikan, Bapak Dr. Rahmatsyah, M.Si sebagai dosen penguji I, Bapak Drs.
Khairul Amdani, M.Si sebagai dosen penguji II, dan Bapak Drs. Sehat
Simatupang, M.Si sebagai dosen penguji III yang telah banyak memberikan saran
dan kritikan untuk membangun skripsi penulis.
Pada Kesempatan ini penulis juga mengucapkan banyak terimakasih
sahabat saya Donita Manurung, Randy Wempi Silalhi yang telah memberikan
banyak bantuan untuk penyelesaian skripsi ini. Juga kepada teman-teman dekat
saya Sunda Iman Hutasoit, Randi Sidabariba, Jetro Rajagukguk yang bersedia
membantu menyelesaikan penelitian ini. Terimakasih juga kepada Desi Evelyna
Pasaribu yang telah banyak memberikan dukungan dan waktunya kepada penulis.
Penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada teman-teman fisika nondik
2011 yang tidak bisa disebutkan satu persatu dan juga kepada abang stambuk dan
adek-adek stambuk yang tetap mendukung penulis. Terimakasih juga kepada staff
pegawai jurusan Fisika dan pegawai laboratorium Fisika.
Dalam penulisan skripsi ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin
akan tetapi penulis juga manusia yang tak pernah lepas dari khilaf dan salah baik
dalam penulisan, sikap maupun kekurangan lainnya. Untuk itu penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun skripsi penulis. Akhir
kata penulis mengucapkan banyak terimakasih, semoga skripsi penulis dapat
bermanfaat untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
Medan, Juli 2016
Penulis,
Iwan Hutagalung
Nim 4113240012
vi
DAFTAR ISI
Halaman
LembarPengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
xi
Daftar Lampiran
xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Identifikasi Masalah
4
1.3. Batasan Masalah
4
1.4. Rumusan Masalah
5
1.5 . Tujuan Penelitian
5
1.6. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1. Kerangka Teori
6
2.1.1. Organ Jantung
6
2.1.1.1. Struktur Internal Jantung
7
2.1.1.2. Anatomi Organ Jantung
7
2.1.1.3. Cara Kerja Jantung
9
2.1.1.4. Jenis-Jenis Penyakit Jantung
10
2.1.2. Isyarat Listrik Tubuh
10
2.1.3. Elektris Jantung
12
2.1.4. Pembentukan Gelombang Depolarisasi dan Repolarisasi
13
2.2. Elektrokardiografi
16
2.2.1. Sejarah Elektrokardiografi
16
2.2.2. Prinsip Kerja Elektrokardiografi
17
vii
2.2.3. Gelombang EKG Normal
18
2.2.4. Ketidaknormalan Elektrokardiografi
23
2.2.5. Teknik-Teknik Elektrokardiografi
25
2.2.6. Segitiga Einthoven
25
2.2.7. Noise Sinyal EKG
27
2.3. Teori Perangkat Keras (Hardware)
28
2.3.1. Arduino
28
2.3.2 . Android
30
2.3.3. Modul Sensor Elektrokardiografi AD8232
30
2.3.4. Bluetooth Shield
32
HC06
2.3.5. Elektroda Ag/AgCl
2.4. Teori Perangkat Lunak
33
34
2.4.1. Arduino Development Environment
34
2.4.2. Basic For Android
34
2.5. Blok Rangkaian Instrumentasi
35
2.5.1. Penguat Instrumentasi
35
2.5.2. Right Left Drive Amplifier
36
2.5.3. Referensi Buffer
37
2.5.4. Fast Restore Circuit
38
2.5.5. High Pass Filtering
39
2.5.5.1. Two Pole High Pass Filter
39
2.5.5.2. Additional High Pass Filter Options
40
2.5.6. Low Pass Filter
41
2.5.7. Analog To Digital Conventer
41
2.5.7.1. Konversi ADC
42
2.6. Kerangka Konsep
43
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
46
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
46
3.2.1
Alat Penelitian
46
viii
3.2.2
Bahan Penelitian
47
3.3. Diagram Blok Penelitian
47
3.4. Prosedur Penelitian
48
3.5. Rancangan Penelitian
48
3.5.1. Tahap Pertama
48
3.5.2. Tahap Kedua
48
3.5.3. Tahap Ketiga
50
3.6
Analisis Data
50
3.7
Diagram Alir Penelitian
51
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Deskripsi Penelitian
53
53
4.1.2. Perbandingan data Penelitian Elektrokardiografi Rancangan
dengan Elektrokardiografi Medis pada Pengukuran Berbeda
Waktu
54
4.1.3. Perbandingan Data Penelitian Elektrokardiografi
Rancangan dengan Penelitian sebelumnya
4.1.4 Perbandingan Grafik EKG Rancangan dengan EKG Medis
4.2. Pembahasan
57
59
63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
67
5.2. Saran
68
DAFTAR PUSTAKA
69
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Jantung dan bagian-bagiannya
8
Gambar 2.2. Gelombang Depolarisasi
13
Gambar 2.3. Sistem Kerja Gelombang Depolarisasi
14
Gambar 2.4. Sebuah gelombang repolarisasi yang beregerak melalui
jaringan otot direkam dengan tiga buah elektroda positif
15
Gambar 2.5. Sebuah gelombang depolarisasi yang bergerak di jantung
16
Gambar 2.6. Sinyal listrik yang dihasilkan aktivitas kelistrikan
17
Gambar 2.7. Grafik Bentukan EKG
19
Gambar 2.8. Gelombang ECG Normal
22
Gambar 2.9. Interval grafik EKG Normal
23
Gambar 2.10. Normal Sinus Ryhtm
24
Gambar 2.11. Sinus Brady
24
Gambar 2.12. Sinus Tachicardia
25
Gambar 2.13. Segitiga Einthoven
26
Gambar 2.14. Sadapan Bipolar pada anggota tubuh
26
Gambar 2.15. Sinyal EKG dengan beberapa Noise
27
Gambar 2.16. Arduino Uno R3
29
Gambar 2.17. ECG monitoring sensor module AD8232
31
Gambar 2.18. Modul Bluetooth HC06
32
Gambar 2.19. Elektroda Ag/AgCl
34
Gambar 2.20. Penguat Instrumentasi
35
Gambar 2.21. Rangkaian konfigurasi kaki kanan
37
Gambar 2.22. Pengaturan Referensi internal
38
Gambar 2.23. Rangakaian Pengembali Cepat
39
Gambar 2.24. Skematik High Pass Filter dua kutub
39
Gambar 2.25. Skema alternative High Pass Filter dua kutub
40
Gambar 2.26. Skema Low Pass Filter kutub tunggal
41
Gambar 2.27 Kecepatan Sampling
42
x
Gambar 3.1. Susunan Rangkaian Elektrokardiografi
50
Gambar 4.1. Susunan Rangkaian Elektrokardiografi
53
Gambar 4.2. Tampilan EKG rancangan pada sampel I
59
Gambar 4.3. Tampilan EKG Medis pada sampel I
59
Gambar 4.4. Tampilan grafik EKG pada sampel II
60
Gambar 4.5. Tampilan grafik EKG medis pada sampel II
60
Gambar 4.6. Tampilan grafik EKG rancangan pada sampel III
61
Gambar 4.7. Tampilan grafik EKG medis pada sampel III
61
Gambar 4.8. Tampilan grafik EKG rancangan pada sampel IV
62
Gambar 4.9. Tampilan grafik EKG medis pada sampel IV
62
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Ciri-Ciri Gelombang EKG Normal
23
Tabel 3.1.Alat penelitian
46
Tabel 3.2.Bahan penelitian
47
Tabel 4.1. Perbandingan amplitudo gelombang EKG
54
Tabel4.2. Perbandingan persentase error hasil EKG
55
Tabel 4.3. Perbandingan interval waktu gelombang EKG
56
Tabel4.4. Perbandingan persentase error pada interval waktu gelombang hasil
EKG
57
Tabel 4.5. Perbandingan Durasi Gelombang Elektrokardiografi yang dirancang
dengan Elektrokardiografi penelitian sebelumnya
58
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Rancangan Rangkaian
71
Lampiran 2. Listing Pemrograman
72
Lampiran 3. Data Sheet
77
Lampiran 4. Dokumentasi Penelitian
81
Lampiran 5. Hasil Pemeriksaan Jantung
84
Lampiran 6. Surat Keterangan Dosen Pembimbing Skripsi
87
Lampiran 7. Surat Izin Penelitian Laboratorium Fisika Unimed
88
Lampiran 8. Surat Keterangan Penelitian di LaboratoriumFisika
89
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Jantung merupakan organ vital pada tubuh manusia yang berfungsi memompa
darah ke paru-paru serta ke seluruh tubuh secara terus menerus. Aktivitas jantung
manusia saat memompa dan mengatur sirkulasi darah dalam tubuh menghasilkan
sinyal-sinyal potensial listrik. Aktivitas jantung saat memompa darah keseluruh tubuh
menyebabkan sirkulasi darah yang berubah-ubah pada setiap pembuluh darah.
Perubahan volume darah pada pembuluh darah tersebut dapat menentukan jumlah
denyut jantung.
Monitoring denyut jantung dapat dilakukan menggunakan secara langsung
ataupun tidak langsung. Secara langsung dilakukan dengan mensensor pada jantung
itu sendiri. Sedangkan secara tidak langsung dengan memanfaatkan pembuluh darah,
yaitu dengan melakukan sadapan atau sensor pada aliran darah (Heruryanto,2009).
Kesehatan merupakan bagian yang penting bagi manusia karena dengan sehat
kita dapat melakukan berbagai kegiatan dan berpikir dengan baik. Penyakit jantung
menjadi jenis penyakit yang mematikan dan menjadi penyebab kematian tertinggi di
berbagai negara berkembang bahkan di negara maju sekalipun. Dengan detak jantung
pula dapat diketahui jenis penyakit yang diderita oleh pasien (Isnaeni,2010).
Mobilitas tinggi yang dimiliki oleh orang sekarang ini membuat kebutuhan
terhadap kesehatan mulai dikesampingkan. Kebutuhan akan jasa medis hanya
dibutuhkan bila orang tersebut sudah mendapat gejala atau bahkan sudah mendapat
penyakit, dan dalam hal medis keterlambatan penanganan akan mengakibatkan
penyakit yang lebih parah bahkan sampai menyebabkan kematian. Dalam penanganan
jantung, kondisi baik atau buruknya jantung tidak hanya dilakukan berdasarkan
detaknya saja, namun juga dengan pengecekan kondisi jantung menggunakan
Electrocardiograph (ECG), yang akan memberikan suatu spectrum, untuk kemudian
dapat di analisa oleh dokter kesehatan jantung (Hadyanto,2013).
1
2
Elektrokardiograf (EKG) merupakan salah satu alat medis yang digunakan
untuk memonitoring dan mendiagnosa penyakit jantung. Pada EKG ada dua hal yang
penting, yaitu depolarisasi, penyebaran stimulus melalui otot jantung, dan
repolarisasi, kembalinya stimulus otot jantung untuk keadaan istirahat. EKG
merekam aktivitas sinyal biolistrik yang dihasilkan oleh jantung manusia yang biasa
disebut elektrokardiogram. EKG yang sering dijumpai di rumah sakit atau klinik
adalah beberapa jenis EKG konvensional dengan prinsip kerja menggunakan
beberapa titik sadapan dari tubuh yang dikhususkan pada penderita penyakit jantung.
Perkembangan teknologi perangkat mobile yang sangat popular saat ini adalah
android. Android adalah sebuah sistem operasi untuk perangkat mobile berbasis linux
yang mencakup sistem operasi, middleware dan aplikasi. Dimana android
menyediakan platform terbuka bagi para pengembangnya untuk menciptakan aplikasi
mereka (Nugraha,2013).
Pesatnya perkembangan smartphone dan integrasinya secara luas dalam
kehidupan sehari-hari telah mendorong penggunaan smartphone untuk perawatan
kesehatan dan aplikasi medis. Dengan munculnya komunikasi nirkabel dan sensor
biomedis, sistem pemantauan pasien jarak jauh (Remote Patient Monitoring) yang
memungkinkan untuk layanan kesehatan berpusat pada pasien sambil meningkatkan
kualitas hidup dan mengurangi biaya rawat inap. Efisiensi energi dari node sensor
nirkabel dan perangkat mobile adalah sangat penting dalam sistem RPM untuk
memastikan tidak mengganggu sensing dan pemantauan jangka panjang, tanpa
mengganggu pasien kegiatan sehari-hari (Secerbegovic, 2015).
Di sisi lain, Smartphone sangat populer di seluruh lapisan masyarakat akhirakhir ini. Salah satu sistem operasi (OS) smartphone yang populer adalah android.
Android merupakan sebuah sistem operasiberbasis linuxyang dirancang untuk
perangkat
seluler
layar
sentuhseperti
telepon
pintardan
komputer
tablet.
Memanfaatkan smartphone android yang saat ini sedang berkembang, pemantauan
kondisi jantung dapat dilakukan. (Hartono,2014)
3
Dalam penelitian Stevenlie (2013) dengan hasil penelitian proses pengriman
data ke dokter secara jarak jauh sudah dapat dilakukan, tapi prosesnya masih cukup
rumit. Disamping itu sinyal EKG yang diperoleh dari tampilan Web masih berbeda
dengan sinyal EKG asli. Dalam penelitian Hartono (2014), perancangan EKG sudah
berhasil ditampilkan di Android tapi belum bisa di akses melalui Web/Internet.Dan
tingkat akurasi detektor sebesar 84,47% dan nilai presisi sebesar 87,46%.
Penelitian juga dilakukan oleh (Mendrofa, 2014), perancangan EKG berbasis
Personal Compuer menghasilkan sinyal keluaran yang mendekati parameter EKG
yang sebenarnya. Hanya saja masih ada noise yang ditimbulkan oleh gerakan otot dan
jala-jal lisrik. Di tahun yang sama (Eka, 2014),membuat rancangan EKG dengan
menggunakan DFR Duino Uno V3.0, didapatkan hasil yang mendekati pola grafik
EKG. Hanya saj masih banyak terdapat noise pada output-nya. Dikarenakan IC yang
digunakan pada penguat instrumentasinya yang lemah.
Berdasarkan keadaan diatas,maka penulis meneruskan penelitian sebelumnya
merancang suatu alat detector Elektrokardiografi jantung berbasis Android .Tampilan
pembacaan pada smartphone merupakan sebuah aplikasi android yang dibuat
menggunakan Basic For Android, yang diberi nama Heart Rate Detector .
Memanfaatkan elektroda, mikrokontroler Arduino Uno R3, dan Bluetooth Shield
.Dengan demikian penulis mengangkat judul “ Rancang Bangun Detektor
Elektrokardiografi Portabel Berbasis OS Android Menggunakan Koneksi Bluetooth
dengan Arduino Uno R3 “
4
1.2
Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas peneliti mengidentifikasi masalah sebagai
berikut :
1. Terbatasnya penggunaan Smartphone sebagai media EKG
2. Terbatasnya alat detector EKG yang lebih sederhana dan praktis.
3. Kurang maksimalnya penggunaan internet untuk mengakses hasil grafik
EKG yang ditampilkan Android dengan menggunakan komputer.
1.3
Batasan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, penelitian ini dibatasi pada :
1. Rancangan detector EKG portabel berbasis OS Android menggunakan
koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3.
2. Hasil pengukuran merupakan tampilan dalam bentuk grakfik di layar
monitor Smartphone berbasis Operating System Android
1.4
Rumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang ada, maka dalam perencanaan dan
pembuatan alat ini diutamakan pada hal-hal sebagai berikut:
1. Bagaimana desain perangkat EKG portabel berbasis Android
menggunakan koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3 ?
2. Bagaimana listing program yang dirancang pada alat sehingga dapat
menampilkan grafik EKG sesuai standard di dunia medis ?
3. Bagaimana karakteristik sinyal keluaran EKG berdasarkan pola
grafik EKG yang dihasilkan oleh alat yang dirancang ?
5
1.5
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk membuat desain alat perangkat EKG portabel berbasis
Android menggunakan koneksi Bluetooth dengan Arduino Uno R3.
2.
Untuk membuat listing program yang dirancang pada alat sehingga
dapat menampilkan grafik EKG sesuai standard di dunia medis.
3. Mengetahui karakteristik sinyal keluaran EKG berbasis Android
berdasarkan pola grafik EKG yang dihasilkan oleh alat yang di
rancang.
1.6
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif perangkat
EKG yang murah dan sederhana dalam pengoperasiannya untuk
mendeteksi keadaan jantung yang ditampilkan di Smartphone sesuai
standard dunia medis.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dari rancang banugun Elektrokadiografi
menggunakan Arduino Uno R3 berbasis OS Android, maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
1. Telah dilakukan pembuatan rancangan fisik detektor EKG portabel
berbasis OS Android menggunakan koneksi Bluetooth dengan Arduino
Uno R3. Rancangan EKG telah bekerja dan menghasilkan gelombang
Elektrokardigram yang masih terdapat noise namun telah memenuhi
parameter EKG.
2. Telah dibuat susunan listing program pada software arduino IDE dan
aplikasi Android sehingga tampilan grafik untuk setiap jenis gelombang PQRS-T yang dihasilkan Elektrokardiografi rancangan menyerupai EKG
medis.
3. Meskipun EKG rancangan telah memenuhi parameter EKG, akan tetapi
masih terdapat beberapa perbedaan antara hasil EKG medis dengan EKG
yang telah dirancang pada pengujian di waktu yang berbeda. Hal ini dapat
terlihat pada pola citra gelombang amplitudo dan periode gelombang.
Besar persentase kesalahan pada masing-masing sampel antara lain pada
gelombang P rata-rata %error sebesar 9.37%, gelombang QRS sebesar
12.16%, dan gelombang T sebesar 7.27%. Jadi diperoleh persentase error
rata-rata sebesar 9.96%. Sedangkan besar rata-rata persentase kesalahan
pada periode
yang diperoleh pada gelombang QRS adalah 5,31%,
gelombang QT 2,68%, gelombang PR 1,93%, dan gelombang P sebesar
7.5%. Sehingga diperoleh besar persentase error rata-rata pada interval
waktu sebesar 4,35%.
67
68
5.2
Saran
Penelitian yang dilakukan telah menghasilkan data yang cukup baik,
dimana hasil pengukuran telah memenuhi standar parameter EKG. Akan tetapi
masih ada kekurangan dan kelemahan yang apabila penelitian ini ingin
dikembangkan untuk kedepannya agar mendapatkan hasil yang lebih akurat, maka
saran untuk penelitian selanjutnya adalah :
1. Arduino Uno R3 dapat diganti dengan Arduino yang lebih canggih yaitu
Ardunio Mega bertujuan bila ingin menambah modul yang lain misalnya
Ethernet Shield.
2. Penambahan modul Ethernet Shield bertujuan untuk mempermudah
mengakses kembali hasil grafik yang diperoleh melalui internet.
3. Penambahan Memory Chip bertujuan untuk mempermudah penyimpanan
data yang telah diperoleh.
DAFTAR PUSTAKA
Ajimedia., (2011), Fungsi dan Cara Kerja Jantung. Retrieved November 25,
2011, from http://ajimedia.com/186/fungsi-dan-cara-kerja-jantungmanusia (diakses tanggal 10 Februari 2015).
Anwar, S., (2009), Rancang Bangun Elektrokardiograph Berbasiskan Personal
Computer.Jurnal electron, Vol 1 No. 1 : 11-19.
Elektronika Dasar., (2012), http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/adcanalog-to-digital-convertion/comment-page-1/ (diakses tanggal 13
Februari 2015).
Gunawan, H., (2011), Alat Untuk Memperagakan Irama Denyut Jantung Sebagai
Bunyi dan Pengukur Kecepatan Denyut Jantung Melalui Elektroda pada
Telapak Tangan, Electrical Engineering Journal, Vol 2.No 1. : 45-65.
Hartono, Khoirunnisa, N., Suprijanto, Febriantoro, W., (2014), Prototipe Detektor
Detak Jantung Portable yang Terintergrasi dengan Smartphone
Android, (paper). Institut Teknologi Bandung-Pusat Pengembangan
Sumber Daya Manusia Kemetrologian.
Heruryanto, H., Nurdin, W., B., Armynah., B., (2009), Sistem Pengukuran Denyut
Jantung Berbasis Mikrokontroler Atmega8535, (paper). FMIPA,
Universitas Hasanuddin, Makassar.
Isnaeni, D., N., (2010), Pembuatan Alat Perekam Denyut Jantung Berbasiskan
Komputer., Skripsi, FTI, Universitas Gunadarma, Depok.
Jondri, Rizal., A., (2009), Deteksi Kelainan Jantung Menggunakan Hidden
Markov Model (HMM), (paper). Institut Teknologi Telkom, Bandung.
Limchinyoung.,
(2010),
Organ
Jantung.
http://hirudoclinic.com/hi/index.php?option=com_content&view=sectio
n&id=9&layout=blog&Itemid=57 (diakses tanggal 10 Februari 2015).
Mahmud,
F.,
(2011),
Dasar
Teori
Mikrokontroller
ATMega
32.http://fmpunya.blogspot.com/2012/06/dasar-teori-mikrokontrolleratmega-32.html# (diakses tanggal 25 Februari 2015).
Marseno., (2010), http://marsenorhudy.wordpress.com/2010/10/03/45/ (diakses 10
Februari 2015).
Maulida, A.,(2007), Boomingnya Android, from http://artamaulida.worpress.com.
(diakses tanggal 02 Februari 2015).
69
70
Mendrofa, V., (2014), Rancang Bangung Instrumentasi Elektrokardiografi
Berbasis PC Menggunakan Sound Card, Skripsi, FMIPA, Universirtas
Negeri Medan, Medan.
Nugraha, I., (2013), Aplikasi Pendeteksi Detak Jantung Menggunakan Metode
Photoplethysmograph dan Moving Average Filter Berbasis Android,
Jurnal Ilmiah Komputer dan Informatika (KOMPUTA), No. 1:20899033.
Putri, S., E., (2014), Rancang Bangun Detektor Jantung Menggunakan Elektroda
Ag/AgCl Dengan DFRduino UNO V3.0 Berbasis Personal Computer,
Skripsi, FMIPA, Universitas Negeri Medan, Medan.
Riyana, S., (2010), Jantung,http://slaraska2.wordpress.com/jantung/ (diakses
tanggal 10 Februari 2015).
Rizal, A., Suryani., V., (2008), Pengenalan Signal EKG Menggunakan
Dekomposisi Paket Wavelet dan K-Means-Clustering, (paper). Institut
Teknologi Telkom, Departemen Teknik Elektro-Departemen Teknik
Informatika, Bandung.
Simanjuntak, I., (2011), Elektrokardiogram (EKG). Retrievied Desember 15,
2011,
from
http://ivanjuntak.blog.usu.ac.id/2011/05/elektrokardiogramekg/.Diakses tanggal 10 Februari 2015
Soleh, R.M., Rizal, A., dan Magdalena, R., (2008), Denoising Rekaman Sinyal
Elektrokardiografi (EKG) Menggunakan Algoritma Iterative Threshold
pada Subband Wevelet, Seminar Nasional Aplikasi Sains dan
Teknologi, TE, Institut Teknik Telkom, Bandung.
Stevenlie., Hadyanto, V., (2013), EKG Portabel dengan Integrasi Android,
(paper). Binus Unversity, Jakarta.
Syahputra.,
M.W.,
(2012),
Quadcopter.
http://medanairsoft.blogspot.com/2012/12/quadcopter.html.Copyright 2012 (diakses
tanggal 13 Februari 2015).
Thaler, M.S., (2000), Satu-satunya Buku EKG yang Anda Perlukan (2nd ed.),
Hipokrates, Jakarta.
Widianto,
D.A., (2013), Perancangan Perangkat Lunak Akuisisi Data
Elektrokardiografi (EKG) pada Jaringan Lokal, Skripsi, FT, Universitas
Diponegoro, Semarang.